Jens-Peter Knemeyer

Jens-Peter Knemeyer
Pädagogische Hochschule Heidelberg | PH Heidelberg

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Publications

Publications (84)
Conference Paper
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Die Beherrschung von digitalen Medien und Programmierkenntnissen ist auf dem Weg neben Lesen, Schreiben und Rechnen zu Kulturtechniken zu werden. Sachgerechte Bedienung von Computer, Tablets oder Maus sind in der Grundschule längst in den Unterricht implementiert. Bereits in der ersten und zweiten Klasse können Schülerinnen und Schüler durch den Ei...
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Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Bau eins leuchtendes Wäscheklammer-Küken. #Ostern #Physik #LEDs #Sek1
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Anleitung zum Bau einer LED-Grußkarte im Rahmen der Girls´Digital Camps. Zu dieser Anleitung gibt es einen Online-Kurs unter https://didaktik-aktuell.iversity.org. #LED # Technik #Ostern #Sek1 #Sekundarstufe #Physik #Parallelschaltung
Article
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Schritt-für-Schritt Anleitung zum Bau leuchtender Ostereier. Die ausgeblasenen Eier werden über eine LED zum Leuchten gebracht. Zu dieser Anleitung wurde ein entsprechender online-Kurs auf der Iversity-Plattform entwickelt. #Ostern #Eier #Kopiervorlage #LED #Sekundarstufe1 #MINT
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In diesem Jahr wird bundesweit der 125. Entdeckungstag der Röntgenstrahlen und der 175. Geburtstag ihres Entdeckers Wilhelm Conrad Röntgen gefeiert. Für das Röntgenjahr 2020 haben sich das Deutsche Röntgen‐Museum (DRM) in Remscheid und die Reiss‐Engelhorn‐Museen (rem) in Mannheim ein X‐perimente Mobil konzipiert und mit zahlreichen Experimenten und...
Conference Paper
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#Informatik #Grundschule #Primarstufe #Bee-Bot #Robotik #Sachunterricht #Coding #Kräuter #2.Klasse In diesem Beitrag wird eine Möglichkeit zur Einführung in IT-Themen in der Grundschule vorgestellt. Dabei kommt der sehr einfachen Bodenroboter "Bee-Bot" zum Einsatz. Dabei wird der Einstieg ins Coding mit der Unterrichtseinheit "Kräuter" verknüpft un...
Presentation
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Girls´ Digital Camps
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Im Projekt Foresight4Youth anlässlich des Wissenschaftsjahres 2018 „Zukunft der Arbeit“ wurden mit über 100 Jugendlichen aus prekären Verhältnissen Workshops zur Zukunftsvisualisierung durchgeführt. Hierbei wurden Einstellungen und Verhaltensweisen bezüglich Mediennutzung, Nachrichtenaufnahme und persönliche sowie gesellschaftliche Zukunftsentwickl...
Article
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Im Rahmen des Wissenschaftsjahres 2018 „Arbeitswelten der Zukunft“ befasst sich das Projekt Foresight4Youth mit den Zukunftsvorstellungen von Jugendlichen, insbesondere aus prekären Verhältnissen. Hierzu nahmen über 100 Jugendliche aus den Qualifizierungsmaßnahmen der Dobeq und der Caritas Dortmund an elf verschiedenen Workshops teil, in denen über...
Conference Paper
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Bislang wurde dem Zusammenhang zwischen virtuellem Experimentieren und Motivationssteigerung im Physikunterricht seitens der wissenschaftlichen Forschung kaum Aufmerksamkeit geschenkt. Daher wurden auch keine pädagogischen Konzepte und Unterrichtspraktiken entwickelt, die es den Lehrkräften erleichtern, diese modernen Medien für Lehr- und Lernproze...
Conference Paper
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Die Gestaltung zukünftiger Lebenswelten in Zeiten der Digitalisierung, Globalisierung und Industrie 4.0 erfordert eine Verbindung von MINT-Kompetenzen mit sozialem Engagement. Durch eine Kombination aus Berufsorientierung und gezielten Mentoring- und Vernetzungsangeboten soll die helpING-Akademie das Bewusstsein und die Begeisterung junger Frauen f...
Conference Paper
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Mit snap! steht eine graphische Entwicklungsumgebung zur Verfügung, die einen einfachen Einstieg ins Programmieren ermöglicht. In diesem Projekt wurde ein Einführungskurs (Online-Tutorials) entwickelt und im Rahmen einer BMBF-geförderten Berufsorientierungsakademie für Schülerinnen getestet. Die Ergebnisse der Begleitevaluation werden im Vortrag vo...
Poster
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I think it is very important to integrate informatics into school interdisciplinary.This poster should represent a teaching example for physics, where you can easily use Snap! as a programming language. In physics, it makes sense to work a lot with sensors and thus with the Arduino. My lesson is about d-t-diagrams (distance-time-diagrams) and how t...
Article
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Lang andauerndes, ununterbrochenes Sitzen prägt den Alltag vieler Schulkinder. Studien zeigen, dass ein sitzender Lebensstil die Entstehung von Übergewicht fördert und das Risiko erhöht, an Diabetes mellitus oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu erkranken. Gleichzeitig mehren sich Hinweise auf positive Stoffwechseleffekte durch regelmäßige Unterbrech...
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Seit 2004 fordern viele deutsche Bildungspläne neben dem Erwerb von Fachwissen vermehrt die Entwicklung von (Schlüssel-)Kompetenzen bei Schülerinnen und Schülern. Vor allem in den naturwissenschaftlichen Fächern werden in diesem Zusammenhang explizit wissenschaftliche Arbeitsweisen genannt. Für die Entwicklung dieser Kompetenzen werden aus der dida...
Conference Paper
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Keywords: Lehrerbefragung, Methodenkenntnis, Methodeneinsatz, Problembasiertes Lernen (PBL), problem based learnaning, Fortbildung, inquiry based learning (IBL), forschungsnahe Methoden
Conference Paper
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Am Ende eines Forschungsprozesses steht in der Regel die Publikation der Ergebnisse. Dieses sollte beim Einsatz von Forschenden Lernen in der Schule abgebildet werden. Viele SchülerInnen (wie Studierende) haben allerdings Probleme wissenschaftliche Texte zu verfassen. Die Ursachen von Schreibschwierigkeiten sind individuell unterschiedlich und sehr...
Conference Paper
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Von der Schule in die Hochschule-Physik-Vorbildung angehender Studierender der Ingenieurswissenschaften und Entwicklung eines Vorkurses Einleitung In Baden-Württemberg hat die duale Ausbildung eine lange Tradition. Neben der klassischen Lehre hat sich in den letzten Jahrzenten das duale Studium entwickelt. Die ersten dualen Studiengänge wurden 1974...
Conference Paper
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Einleitung Klassische Schreibaufgaben im naturwissenschaftlichen Unterricht sind Versuchsprotokolle oder ausführlichere Berichte über ein Forschungsprojekt. Doch wie lassen sich solche Schreibprodukte objektiv bewerten? Vor allem für eine Lehrkraft mit naturwissenschaftlichen Fächern und ohne den Hintergrund einer philologischen Ausbildung stellt e...
Data
Keywords: Arbeitsblatt, Informatik, Robotik, Einführung, Sensor, Mikrocontroller, Grundschule, Primarstufe, Sekundarstufe I, EVA-Prinzip
Article
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Durch die Digitalisierung, Industrie 4.0, Globalisierung und den wissenschaftlichen Fortschritt befindet sich die Gesellschaft in einem rasanten Wandel. In einem beispiellosen Tempo finden Veränderungen in allen Bereichen statt. Die hieraus resultierende steigende Bedeutung der MINT-Berufe führt zu einem sich immer stärker ausweitenden Fachkräftema...
Book
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Keywords: Physikaufgaben, Physikunterricht, Sekundarstufe II, Gymnasium, Kompetenzorientierung, Mechanik, schülerzentriert, Problembasiertes Lernen (PBL), problem based learnaning, Achterbahn, Freizeitpark
Book
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Keywords: wissenschaftliches Schreiben, Kompetenzorientierung, Kompetenzbewertung, Schreibtraining, Schule, Sekundarstufe 1, Naturwissenschaften, ------ Zusammenfassung: Das neu entwickelte Kompetenzraster soll es Lehrkräften ermöglichen, wissenschaftliche Schülertexte objektiv zu bewerten und qualitatives Feedback zu geben. Es kann auch in der did...
Book
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Keywords: Problembasiertes Lernen (PBL), problem based learnaning, Physik, Sekundarstufe II, Kopetenzorientierung, Mechanik, Thermodynamik, Lucycity, Projekt, schülerzentriert Problembasiertes Lernen (PBL) hat sich in vielen universitären Bereichen, wie bspw. im Medizinstudium, etabliert und zielt neben dem Erwerb von Fachwissen besonders auf die...
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Dieser Test wurde entwickelt, um die Wirksamkeit des Schreibtrainings (DOI: 10.13140/RG.2.2.22283.69923) zu überprüfen.
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Keywords: wissenschaftliches Schreiben, Unterrichtsmaterial, Schreibtraining, Schule, Sekundarstufe 1, Naturwissenschaften, schülerzentriert, richtig Zitieren
Book
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Experimente mit Eiern (Kopiervorlagen) Keywords: Primarstufe, Grundschule, Naturwissenschaften, Experimente, Sachunterricht
Conference Paper
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http://www.pedocs.de/volltexte/2017/12912/pdf/Maurer_2016_Implementation_fachdidaktischer_Innovation.pdf#page=291
Conference Paper
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Keywords: Assessment-Center, Problembasiertes Lernen (PBL), problem based learnaning, Physikunterricht, Sekundarstufe II, Gymnasium, Kompetenzorientierung, Optik, schülerzentriert, Kompetenzbewertung, Projekt; ...................; Im nachfolgenden Beitrag wird ein neu entwickeltes Assessment-Center für die Schule vorgestellt, dass die Beobachtung...
Conference Paper
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http://www.pedocs.de/volltexte/2017/12912/pdf/Maurer_2016_Implementation_fachdidaktischer_Innovation.pdf#page=463.
Article
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Im Beitrag wird ein für den naturwissenschaftlichen Unterricht konzipiertes Schreibtraining vorgestellt, dass der Förderung von wissenschaftlichem Schreiben in der Schule dienen soll. Ein neu entwickelter Wissenstest ermöglicht es, die erworbenen Kompetenzen zu testen.
Article
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Der Wandel der Gesellschaft verstarkt die Bedeutung von Kompetenzen fur lebenslanges Lernen. Um diese Basiskompetenzen zu fordern, wird der Unterricht zunehmend vom konstruktivistischen Lernverstandnis und seinen Methoden gepragt und die Lehrkrafte mussen dementsprechend aus- oder fortgebildet werden. Die Integration von Problembasiertem Lernen in...
Article
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Zusammenfassung Naturwissenschaftlich-technische Grundbildung und Kompetenzförderung sind zwei Ziele des Naturwissenschaft-und Technik-Unterrichts. Um diese zu erreichen, integriert das Unterrichts-konzept Lucycity Problembasiertes Lernen in den Unterricht. Neben dem Konzept wird eine Unterrichtseinheit vorgestellt, bei der die Schülerinnen und Sch...
Article
In diesem Magazinbeitrag wird das Kosmetikprojekt Marmétics vorgestellt, Teil der virtuellen Lernstadt Lucycity. Auf der Webseite werden verschiedene Informationen und Materialien bereitgestellt, die beispielsweise genutzt werden können, um Cremes im außerschulischen Lernlabor selbst herzustellen und Forschungsansätze zur Verlängerung der Haltbarke...
Article
Die Nanotechnologie in all ihren Facetten wird für die moderne Gesellschaft immer wichtiger und gilt als eine der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts. In diesem Artikel werden schulgerechte Synthesen von Gold- und Silber-Nanopartikeln mit Hilfe eines Minilabors vorgestellt, die im außerschulischen Lernort, im Schülerpraktikum oder auch im Ra...
Article
A universally applicable labelling and purification process was established to prepare biologically active proteins with a stoichiometric 1:1 ratio of attached dye-label. The dye-label is linked to a specific DNA sequence, which acts as a barcode-like tag for affinity purification. The DNA-dye tag is covalently bound to the target protein, which is...
Article
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Die Nanotechnologie ist ein wichtiger Schlüssel für die Zukunftsentwicklung Deutschlands. Deshalb ist die Ausbildung qualifizierter Spitzenkräfte von großer Wichtigkeit. Dem steht in erschreckender Weise der prognostizierte und teilweise schon einsetzende Fachkräftemangel gegenüber. Eine mögliche Antwort be steht darin, dass auch möglichst viele Mä...
Article
Based on a single-molecule sensitive fluorescence-linked immunosorbent assay, an analytical platform for the detection of lipoarabinomannan (LAM), a lipopolysaccharide marker of tuberculosis, was established that is about 3 orders of magnitude more sensitive than comparable current ELISA assays. No amplification step was required. Also, no particul...
Conference Paper
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Keywords: Unterrichtskonzept, Kompetenzorientierung, Problembasiertes Lernen (PBL) wissenschaftliches Arbeiten, Digitale Medien, Medienkompetenz, Sekundarstufe, Realschule, Gymnasium, Schule
Article
Avoiding nonspecific surface adsorption is a crucial and often challenging issue in many single-molecule studies and analytical applications. In this work, we investigated glass surfaces coated with cross-linking star-shaped polyethylene glycol (4-arm PEG) and demonstrated that this coating can be used for effective suppression of nonspecific prote...
Article
In this article we present a method for the highly specific identification of single nucleotide polymorphism (SNP) responsible for rifampicin resistance of Mycobacterium tuberculosis. This approach applies fluorescently labeled hairpin-structured oligonucleotides (smart probes) and confocal single-molecule fluorescence spectroscopy. Smart probes ar...
Article
This work describes the optimization and adoption of an assay system for the Human Immunodeficiency Virus (HIV)-protease, whose inhibition plays a central role in HIV therapy. The HIV-protease, which is an essential enzyme during viral maturation, has a specific cleavage site of eight amino acid residues (SQNY*PIV). Adding two amino acid residues a...
Article
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Fluorescence single-molecule spectroscopy is an appropriate tool for modern bioanalysis. This technique enables the development of ultra sensitive assays, especially when combined with self-quenching probes. In this review we report novel DNA, enzyme, and antibody assays based on mono-labeled fluorescent probes that are quenched by photoinduced ele...
Article
This article presents a new, highly sensitive method for the identification of single nucleotide polymorphisms (SNPs) in homogeneous solutions using fluorescently labeled hairpin-structured oligonucleotides (smart probes) and fluorescence single-molecule spectroscopy. While the hairpin probe is closed, fluorescence intensity is quenched due to clos...
Article
In this article we report on two different classes of self-quenching hairpin-structured DNA probes that can be used as alternatives to Molecular Beacons. Compared to other hairpin-structured DNA probes, the so-called smart probes are labeled with only one extrinsic dye. The fluorescence of this dye is efficiently quenched by intrinsic guanine bases...
Article
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In this review, we report on patents concerning self-quenching DNA probes for assaying DNA during or after amplification as well as for direct assaying DNA or RNA, for example in living cells. Usually the probes consist of fluorescently labeled oligonucleotides whose fluorescence is quenched in the absence of the matching target DNA. Thereby the fl...
Article
Spectrally Resolved Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy (SFLIM), that uses a standard confocal microscope for imaging single molecules in living cells was presented. The fluorescence lifetime images were generated by recording the signals from two avalanche photodiodes by time-correlated single-photon counting interface card. The image signal...
Article
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Fluorescence quenching by dye dimer formation has been utilized to develop hairpin-structured DNA probes for the detection of a single nucleotide polymorphism (SNP) in the penicillin target gene pbp2x, which is implicated in the penicillin resistance of Streptococcus pneumoniae. We designed two specific DNA probes for the identification of the pbp2...
Chapter
Introduction: The Requirement for Novel Probes A Brief Historical OverviewMolecular MicrobiologyNeeds and Expectations of Molecular Diagnostics in the Twenty-first CenturyDevelopment of Novel Probes and AssaysNovel Probes for In Vitro and In Vivo DiagnosticsThe Principle of SMART PROBESSMART PROBE DesignSMART PROBES in Heterogeneous AssaysInstrumen...
Article
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We demonstrate the specific identification of single nucleotide polymorphism (SNP) responsible for rifampicin resistance of Mycobacterium tuberculosis applying fluorescently labeled DNA-hairpin structures (smart probes) in combination with single-molecule fluorescence spectroscopy. Smart probes are singly labeled hairpin-shaped oligonucleotides bea...
Article
In recent years, the interest in assaying exopeptidases has become increasingly important because they are significantly involved in many diseases like cancer. To date, no generally applicable fluorescence-based detection method has been developed because commercially available doubly-labeled substrates are not always digested by exopeptidases. In...
Article
This paper presents new self-quenching DNA probes that exploit the efficient fluorescence quenching by the formation of dye dimers. The probes consist of a hairpin-structured oligonucleotide that is labeled with two identical fluorescence dyes that are able to form non-fluorescent H-type dimers while the hairpin is closed. We used the oxazine deriv...
Article
In this article, we describe a new method for single nucleotide polymorphism analysis using the displacement reaction of the DNA in a PNA–DNA double helix by the target DNA. Thereby, the probe consists of a TMR-labeled PNA and a Cy5-labeled DNA forming a FRET system. Due to the displacement of the labeled DNA strand by the target DNA, the FRET is i...
Article
In this Letter, we investigated the dimerization behavior of the red-absorbing oxazine derivative MR121. Thereby a new method to determine absorption spectra of pure non-fluorescent H-type dye dimers is presented. Therefore, the amino acid lysine is doubly labeled with the fluorescent dye in order to obtain an absorption spectrum mainly caused by d...
Article
In this paper we applied the efficient fluorescence quenching of the red-absorbing oxazine derivative MR121 by the amino acid tryptophan to develop a new fluorescence based enzyme assay that can be used for detection of exopeptidases and endopeptidases. Therefore, we developed peptide substrates labeled with only one chromophore, which is quenched...
Article
Here we present a novel class of self-quenching, double-labeled DNA probes based on the formation of non fluorescent H-type dye dimers. We therefore investigated the aggregation behavior of the red-absorbing oxazine derivative MR121 and found a dimerization constant of about 3000 M-1. This dye was successfully used to develop hairpin-structured as...
Article
Making the cut and then detecting it: Short fluorophore-labeled peptide substrates (see scheme) show strong fluorescence quenching due to electron transfer from a tryptophan residue (blue) to the dye (gray, red). Upon specific cleavage of the peptide by proteolytic enzymes, quenching is prevented and the fluorescence intensity increases. The method...
Article
We demonstrate how photoinduced electron transfer (PET) reactions can be successfully applied to monitor conformational dynamics in individual biopolymers. Single-pair fluorescence resonance energy transfer (FRET) experiments are ideally suited to study conformational dynamics occurring on the nanometer scale, e.g. during protein folding or unfoldi...
Article
There is a great interest to quantitatively manipulate, separate, and deliver low concentrations or even single biomolecules in submicrometer-sized channels. We report the use of cross-linked four-star polyethylene glycol (PEG) as a new coating technique for microchannels. PEG-coating efficiently reduces the electroosmotic flow (EOF) and non-specif...
Article
Steady-state and time-resolved fluorescence measurements were performed to elucidate the fluorescence quenching of oxazine, rhodamine, carbocyanine, and bora-diaza-indacene dyes by amino acids. Among the natural amino acids, tryptophan exhibits the most pronounced quenching efficiency. Especially, the red-absorbing dyes ATTO 655, ATTO 680, and the...
Article
Nucleobase-specific quenching interactions of fluorescent dyes can be used in singly labeled hairpin-shaped oligonucleotides to detect hybridization to specific target DNA sequences. In these DNA-hairpins, the dye is attached at the 5‘-end and quenched by guanosine residues in the complementary stem. Upon hybridization, a conformational reorganizat...
Article
The detection of single mRNA molecules tagged by microinjected, singly fluorescently labeled oligo(dT) 43-mer molecules in living cells in quasi-natural surrounding, that is, cell culture medium, is demonstrated. Single-stranded oligonucleotides were labeled at the 5'-end with a red-absorbing oxazine derivative (MR121) and excited by a pulsed laser...
Article
We describe a method for detection of sub-picomolar concentrations of DNA or RNA sequences using novel surface-immobilized DNA hairpins. Within the DNA hairpins a fluorophore is specifically quenched by guanosine residues in the complementary stem sequence via photoinduced intramolecular electron transfer. Upon hybridization to the target sequence,...
Patent
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Der spezifische Nachweis von proteolytischen Enzymen wird dadurch erreicht, dass die Löschung der Fluoreszenz von Farbstoffen durch die Aminosäure Tryptophan ausgenutzt wird. Zu einer Seite einer Schnittstelle eines proteolytischen Enzyms wird Tryptophan angeordnet, zur anderen eine farbstoffmarkierte Aminosäure. Vor dem Schnitt durch das Enzym ist...
Patent
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Specific detection of proteolytic enzymes is achieved by extinguishing dye fluorescence by the amino acid tryptophan. Ttyptophan is disposed on one side of the cutting site of a proteolytic enzyme while an amino acid marked with a dye is arranged on the other side. Extinction of fluorescence occurs prior to enzyme cutting. Spatial separation of the...
Article
A method has been developed for highly sensitive detection of specific DNA sequences in a homogeneous assay using labeled oligonucleotide molecules in combination with single-molecule photon burst counting and identification. The fluorescently labeled oligonucleotides are called smart probes because they report the presence of complementary target...

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